CN112968449B - 一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统 - Google Patents

一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112968449B
CN112968449B CN202110221128.0A CN202110221128A CN112968449B CN 112968449 B CN112968449 B CN 112968449B CN 202110221128 A CN202110221128 A CN 202110221128A CN 112968449 B CN112968449 B CN 112968449B
Authority
CN
China
Prior art keywords
direct current
fault
power grid
power
return
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110221128.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112968449A (zh
Inventor
吴萍
赵兵
黄东敏
习工伟
陈锦辉
常昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, State Grid Hubei Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202110221128.0A priority Critical patent/CN112968449B/zh
Publication of CN112968449A publication Critical patent/CN112968449A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112968449B publication Critical patent/CN112968449B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明提供一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统，其通过建立直流功率和直流故障形态映射模型，以及电网暂态频率预测模型分别实现智能识别电网中发生故障的直流，对直流故障形态进行判断，以及预测电网系统的暂态频率最大值，再根据所述电网暂态频率最大值和设置的暂态频率最大阈值的比较结果，结合电网阻尼系数和惯量系数确定电网控制措施总量，并根据电网中直流的运行情况确定切机量，针对不同的直流故障确定电网控制措施。所述方法和系统对于电网多个直流同时换相失败或其他直流故障形态冲击下系统暂态频率大幅波动问题，可同时兼顾系统暂态频率稳定和稳态频率稳定需求，从而有效保证直流故障冲击后系统的频率稳定性。

Description

一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统
技术领域
本发明涉及电力控制领域,并且更具体地，涉及一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统。
背景技术
当能源资源与负荷呈逆向分布，为满足清洁能源送出、负荷中心电力供应、节能减排等方面的迫切需求而大力发展适用于远距离、大容量输电的特高压交、直流技术时，随着特高压直流工程的陆续投运，会形成多直流“同送端-同受端”、与“同受端-不同送端”送电格局并存的交直流混联电网格局，从而导致故障对电网运行的影响由局部转为全局。但是由于直流故障形态多样化、复杂化，不同故障时序及其对系统的影响并不相同。
尤其是针对“同送端-同受端”直流群，受端电网故障可能触发多回直流故障，对送端电网造成较大冲击，尤其当送端同步电网规模较小时，系统转动惯量水平较低，在不平衡功率冲击下，系统频率变化速率大，频率变化幅度大，频率失稳风险大，需要针对直流故障冲击制定相应的量化控制措施。然而，不同的直流故障形态引起的系统不平衡功率波动特性不同，换相失败和再启动成功故障造成系统功率短时大幅波动，随着故障的消失不平衡功率波动逐渐平息，若针对故障过程中不平衡功率造成的高频/低频问题采取切机/切负荷控制措施，则可能导致故障消失后系统的低频/高频问题；直流闭锁故障则将造成系统长期功率不平衡，此时采取的切机/切负荷控制措施不会对系统造成后续的二次频率冲击问题。
因此，如何应对直流不同故障形态下的频率失稳问题并对电网进行控制，从而保持频率稳定就成为一个亟需解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中同送端-同受端直流群在直流的不同故障形态下的频率失稳无法有效控制的技术问题，本发明提供一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法，所述方法包括：
实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网频率响应数据，并采集电网中各直流的可切机量和最大调制量；
基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果；
基于预先建立的电网暂态频率预测模型，根据所述电网频率响应数据确定电网暂态频率最大值；
根据所述电网暂态频率最大值与预先设置的暂态频率最大阈值的比较结果，结合电网阻尼系数和惯量系数计算电网控制措施总量；根据电网中非故障直流的运行功率和最大调制量，以及电网可承受直流调制量，确定非故障直流的直流可调制量；根据所述电网控制措施总量和非故障直流的直流可调制量确定电网的切机总量；
当根据电网故障所在直流及直流故障形态判断结果确定电网发生直流故障时，优先切除故障直流配套电源；当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量，其中，所述剩余切机量为切机总量与故障直流配套电源的差；
基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制。
进一步地，实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网频率响应数据，并采集电网中各直流的可切机量和最大调制量之前还包括：
设置电网暂态频率最大阈值，电网阻尼系数和惯量系数，以及电网可承受直流调制量；
基于在不同直流故障形态下采集的直流功率响应曲线样本数据，采用人工智能算法建立直流功率与直流故障形态的映射模型；
基于在不同直流故障形态下采集的电网频率响应样本数据，采用人工智能算法建立电网暂态频率预测模型。
进一步地，所述基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果包括：
根据直流DC-1至DC-m的直流功率响应数据，生成直流DC-1至DC-m的实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m；
将所述实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m作为直流功率与直流故障形态映射模型的输入信号进行计算；
所述直流功率与直流故障形态映射模型根据所述输入信号确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果，所述直流故障形态包括不导致故障后系统稳态功率不平衡的第一类故障形态和导致故障后系统稳态功率不平衡的第二类故障形态，其中，第一类故障形态包括直流换相失败、直流再启动成功；第二类故障形态包括直流闭锁、直流连续换相失败后闭锁、直流再启动失败后闭锁。
进一步地，所述根据所述电网控制措施总量和非故障直流的直流可调制量确定电网的切机总量，其计算公式为：
式中，Pcut∑为电网的切机总量，P为电网控制措施总量，PDCmod0-j为电网中第j回非故障直流的直流可调制量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
进一步地，所述当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量包括：
Ps＝PcutΣ-Pi
式中，Pcut∑为电网的切机总量，Pi为发生故障的第i回直流的配套电源，Ps为电网剩余切机量，PDCcut0-j为电网中第j回非故障直流的可切机量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，所述电网一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
进一步地，所述基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制包括：
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态是第二类故障形态时，不校验确定非故障直流的调制功率量，电网控制结束；
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态是第一类故障形态时，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制，以防止系统稳态频率越限，其计算公式为：
PDCmod-j＝PDCmod0-j+PDCcut-j
式中，PDCmod-j为电网中第j回非故障直流的调制功率量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，PDCmod0-j为电网中第j回非故障直流的可调制量，所述电网一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种识别电网直流故障并控制频率稳定的系统，所述系统包括：
数据采集单元，其用于实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网频率响应数据，并采集电网中各直流的可切机量和最大调制量；
故障识别单元，其用于基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果；
频率预测单元，其用于基于预先建立的电网暂态频率预测模型，根据所述电网频率响应数据确定电网暂态频率最大值；
切机量量化单元，其用于根据所述电网暂态频率最大值与预先设置的暂态频率最大阈值的比较结果，结合电网阻尼系数和惯量系数计算电网控制措施总量；根据电网中非故障直流的运行功率和最大调制量，以及电网可承受直流调制量，确定非故障直流的可调制量；以及根据所述电网控制措施总量和非故障直流的可调制量确定电网的切机总量；
切机分配单元，其用于当根据电网故障所在直流及直流故障形态判断结果确定电网发生直流故障时，优先切除故障直流配套电源，当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量，其中，所述剩余切机量为切机总量与故障直流配套电源的差；
控制校验单元，其用于基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制。
进一步地，所述系统还包括：
参数设置单元，其用于设置电网暂态频率最大阈值，电网阻尼系数和惯量系数，以及电网可承受的直流调制量；
第一模型单元，其用于基于在不同直流故障形态下采集的直流功率响应曲线样本数据，采用人工智能算法建立直流功率与直流故障形态的映射模型；
第二模型单元，其用于基于在不同直流故障形态下采集的电网频率响应样本数据，采用人工智能算法建立电网暂态频率预测模型。
进一步地，所述故障识别单元基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果包括：
根据直流DC-1至DC-m的直流功率响应数据，生成直流DC-1至DC-m的实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m；
将所述实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m作为直流功率与直流故障形态映射模型的输入信号进行计算；
直流功率与直流故障形态映射模型根据所述输入信号确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果，所述直流故障形态判断结果包括不导致故障后系统稳态功率不平衡的第一类故障形态和导致故障后系统稳态功率不平衡的第二类故障形态，其中，第一类故障形态包括直流换相失败、直流再启动成功；第二类故障形态包括直流闭锁、直流连续换相失败后闭锁、直流再启动失败后闭锁。
进一步地，所述切机量量化单元根据所述电网控制措施总量和非故障直流的可调制量确定电网的切机总量，其计算公式为：
式中，Pcut∑为电网的切机总量，P为电网控制措施总量，PDCmod0-j为电网中第j回非故障直流的可调制量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
进一步地，所述切机分配单元当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量包括：
Ps＝PcutΣ-Pi
式中，Pcut∑为电网的切机总量，Pi为发生故障的第i回直流的配套电源，Ps为电网剩余切机量，PDCcut0-j为电网中第j回非故障直流的可切机量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
进一步地，所述控制校验单元基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制包括：
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态为第二类故障形态时，不校验确定非故障直流的调制功率量，电网控制结束；
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态为第一类故障形态时，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制，以防止系统稳态频率越限，其计算公式为：
PDCmod-j＝PDCmod0-j+PDCcut-j
式中，PDCmod-j为电网中第j回非故障直流的调制功率量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，PDCmod0-j为电网中第j回非故障直流的可调制量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
本发明技术方案提供的识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统通过采集电网的大数据建立直流功率和直流故障形态映射模型，以及电网暂态频率预测模型分别实现智能识别电网中发生故障的直流，对直流故障形态进行判断，以及预测电网系统的暂态频率最大值，再根据所述电网暂态频率最大值和设置的暂态频率最大阈值的比较结果，结合电网阻尼系数和惯量系数确定电网控制措施总量，并根据电网中直流的运行情况确定切机量，针对不同的直流故障确定电网控制措施。所述方法和系统重点应对“同送同受”弱送端电网多个直流同时换相失败或其他直流故障形态冲击下系统暂态频率大幅波动问题，设计实时量化的安全防御系统，以抵御不同直流故障对系统频率冲击为目标，以送端切机、多直流协调控制等措施为手段，采取优先调制直流的控制方案，有效减少交流系统切机量；同时通过控制措施校验环节，避免的直流运行恢复后系统的稳态低频问题，可同时兼顾系统暂态频率稳定和稳态频率稳定需求，确保暂态过程中系统频率峰值不超过第三道防线频率控制阀值，有效保障系统的频率稳定。进一步地，所述方法和系统同样适用于同送同受直流群受端直流调制与切负荷相协调的频率稳定控制，防止受端电网出现低频问题；也适用于单直流落点送端或受端电网同步规模较小或直流送/受电比例较高区域电网频率稳定控制，从而有效保证直流故障冲击后系统的频率稳定性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的识别电网直流故障并控制频率稳定的方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的识别电网直流故障并控制频率稳定的系统结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的识别电网直流故障并控制频率稳定的方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的识别电网直流故障并控制频率稳定的方法100从步骤101开始。
在步骤101，实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网频率响应数据，并采集电网中各直流的可切机量和最大调制量。
优选地，实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网频率响应数据，并采集电网中各直流的可切机量和最大调制量之前还包括：
设置电网暂态频率最大阈值，电网阻尼系数和惯量系数，以及电网可承受直流调制量；
基于在不同直流故障形态下采集的直流功率响应曲线样本数据，采用人工智能算法建立直流功率与直流故障形态的映射模型；
基于在不同直流故障形态下采集的电网频率响应样本数据，采用人工智能算法建立电网暂态频率预测模型。
通过采集的电网中不同直流故障形态下的直流功率响应曲线样本数据，能够采用人工智能算法建立直流功率与直流故障形态的映射模型，从而对于电网中实时采集的直流功率响应数据，可以准确地判断发生故障的直流，以及所述故障直流的形态。而通过采集的电网中不同直流故障形态下的电网频率响应样本数据，同样的，可以采用人工智能算法建立电网暂态频率预测模型，从而为电网在频率失稳的情况下采取的控制措施的量化奠定基础。
在步骤102，基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果。
优选地，所述基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果包括：
根据直流DC-1至DC-m的直流功率响应数据，生成直流DC-1至DC-m的实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m；
将所述实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m作为直流功率与直流故障形态映射模型的输入信号进行计算；
所述直流功率与直流故障形态映射模型根据所述输入信号确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果，所述直流故障形态包括不导致故障后系统稳态功率不平衡的第一类故障形态和导致故障后系统稳态功率不平衡的第二类故障形态，其中，第一类故障形态包括直流换相失败、直流再启动成功；第二类故障形态包括直流闭锁、直流连续换相失败后闭锁、直流再启动失败后闭锁。
在步骤103，基于预先建立的电网暂态频率预测模型，根据所述电网频率响应数据确定电网暂态频率最大值。
在步骤104，根据所述电网暂态频率最大值与预先设置的暂态频率最大阈值的比较结果，结合电网阻尼系数和惯量系数计算电网控制措施总量；根据电网中非故障直流的运行功率和最大调制量，以及电网可承受直流调制量，确定非故障直流的直流可调制量；根据所述电网控制措施总量和非故障直流的直流可调制量确定电网的切机总量。
优选地，所述根据所述电网控制措施总量和非故障直流的直流可调制量确定电网的切机总量，其计算公式为：
式中，Pcut∑为电网的切机总量，P为电网控制措施总量，PDCmod0-j为电网中第j回非故障直流的直流可调制量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
在步骤105，当根据电网故障所在直流及直流故障形态判断结果确定电网发生直流故障时，优先切除故障直流配套电源；当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量，其中，所述剩余切机量为切机总量与故障直流配套电源的差。
当电网频率失稳时，优先切除故障直流配套电源，在配套电源不足时再基于非故障直流的可切机量进行切机量的分配，为防止系统频率越限奠定了基础。
优选地，所述当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量包括：
Ps＝PcutΣ-Pi
式中，Pcut∑为电网的切机总量，Pi为发生故障的第i回直流的配套电源，Ps为电网剩余切机量，PDCcut0-j为电网中第j回非故障直流的可切机量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，所述电网一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
在步骤106，基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制。
优选地，所述基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制包括：
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态是第二类故障形态时，不校验确定非故障直流的调制功率量，电网控制结束；
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态是第一类故障形态时，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制，以防止系统稳态频率越限，其计算公式为：
PDCmod-j＝PDCmod0-j+PDCcut-j
式中，PDCmod-j为电网中第j回非故障直流的调制功率量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，PDCmod0-j为电网中第j回非故障直流的可调制量，所述电网一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
图2为根据本发明优选实施方式的识别电网直流故障并控制频率稳定的系统结构示意图。如图2所示，本优选实施方式所述的识别电网直流故障并控制频率稳定的系统200包括：
参数设置单元201，其用于设置电网暂态频率最大阈值，电网阻尼系数和惯量系数，以及电网可承受的直流调制量。
第一模型单元202，其用于基于在不同直流故障形态下采集的直流功率响应曲线样本数据，采用人工智能算法建立直流功率与直流故障形态的映射模型；
第二模型单元203，其用于基于在不同直流故障形态下采集的电网频率响应样本数据，采用人工智能算法建立电网暂态频率预测模型。
数据采集单元204，其用于实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网频率响应数据，并采集电网中各直流的可切机量和最大调制量；
故障识别单元205，其用于基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果；
频率预测单元206，其用于基于预先建立的电网暂态频率预测模型，根据所述电网频率响应数据确定电网暂态频率最大值；
切机量量化单元207，其用于根据所述电网暂态频率最大值与预先设置的暂态频率最大阈值的比较结果，结合电网阻尼系数和惯量系数计算电网控制措施总量；根据电网中非故障直流的运行功率和最大调制量，以及电网可承受直流调制量，确定非故障直流的可调制量；以及根据所述电网控制措施总量和非故障直流的可调制量确定电网的切机总量；
切机分配单元208，其用于当根据电网故障所在直流及直流故障形态判断结果确定电网发生直流故障时，优先切除故障直流配套电源，当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量，其中，所述剩余切机量为切机总量与故障直流配套电源的差；
控制校验单元209，其用于基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制。
优选地，所述故障识别单元205基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果包括：
根据直流DC-1至DC-m的直流功率响应数据，生成直流DC-1至DC-m的实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m；
将所述实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m作为直流功率与直流故障形态映射模型的输入信号进行计算；
直流功率与直流故障形态映射模型根据所述输入信号确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果，所述直流故障形态判断结果包括不导致故障后系统稳态功率不平衡的第一类故障形态和导致故障后系统稳态功率不平衡的第二类故障形态，其中，第一类故障形态包括直流换相失败、直流再启动成功；第二类故障形态包括直流闭锁、直流连续换相失败后闭锁、直流再启动失败后闭锁。
优选地，所述切机量量化单元207根据所述电网控制措施总量和非故障直流的可调制量确定电网的切机总量，其计算公式为：
式中，Pcut∑为电网的切机总量，P为电网控制措施总量，PDCmod0-j为电网中第j回非故障直流的可调制量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
优选地，所述切机分配单元208当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量包括：
Ps＝PcutΣ-Pi
式中，Pcut∑为电网的切机总量，Pi为发生故障的第i回直流的配套电源，Ps为电网剩余切机量，PDCcut0-j为电网中第j回非故障直流的可切机量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
优选地，所述控制校验单元209基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制包括：
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态为第二类故障形态时，不校验确定非故障直流的调制功率量，电网控制结束；
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态为第一类故障形态时，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制，以防止系统稳态频率越限，其计算公式为：
PDCmod-j＝PDCmod0-j+PDCcut-j
式中，PDCmod-j为电网中第j回非故障直流的调制功率量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，PDCmod0-j为电网中第j回非故障直流的可调制量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
本发明所述识别电网直流故障并控制频率稳定的系统实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网的频率响应数据后识别电网直流故障并控制频率稳定的频率与本申请所述识别电网直流故障并控制频率稳定的方法与采取的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法，其特征在于，所述方法包括：
实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网频率响应数据，并采集电网中各直流的可切机量和最大调制量；
基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果；
基于预先建立的电网暂态频率预测模型，根据所述电网频率响应数据确定电网暂态频率最大值；
根据所述电网暂态频率最大值与预先设置的暂态频率最大阈值的比较结果，结合电网阻尼系数和惯量系数计算电网控制措施总量；根据电网中非故障直流的运行功率和最大调制量，以及电网可承受直流调制量，确定非故障直流的直流可调制量；根据所述电网控制措施总量和非故障直流的直流可调制量确定电网的切机总量；
当根据电网故障所在直流及直流故障形态判断结果确定电网发生直流故障时，优先切除故障直流配套电源；当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量，其中，所述剩余切机量为切机总量与故障直流配套电源的差；
基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网频率响应数据，并采集电网中各直流的可切机量和最大调制量之前还包括：
设置电网暂态频率最大阈值，电网阻尼系数和惯量系数，以及电网可承受直流调制量；
基于在不同直流故障形态下采集的直流功率响应曲线样本数据，采用人工智能算法建立直流功率与直流故障形态的映射模型；
基于在不同直流故障形态下采集的电网频率响应样本数据，采用人工智能算法建立电网暂态频率预测模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果包括：
根据直流DC-1至DC-m的直流功率响应数据，生成直流DC-1至DC-m的实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m；
将所述实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m作为直流功率与直流故障形态映射模型的输入信号进行计算；
所述直流功率与直流故障形态映射模型根据所述输入信号确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果，所述直流故障形态包括不导致故障后系统稳态功率不平衡的第一类故障形态和导致故障后系统稳态功率不平衡的第二类故障形态，其中，第一类故障形态包括直流换相失败、直流再启动成功；第二类故障形态包括直流闭锁、直流连续换相失败后闭锁、直流再启动失败后闭锁。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电网控制措施总量和非故障直流的直流可调制量确定电网的切机总量，其计算公式为：
式中，Pcut∑为电网的切机总量，P为电网控制措施总量，PDCmod 0-j为电网中第j回非故障直流的直流可调制量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量包括：
Ps＝PcutΣ-Pi
式中，Pcut∑为电网的切机总量，Pi为发生故障的第i回直流的配套电源，Ps为电网剩余切机量，PDCcut 0-j为电网中第j回非故障直流的可切机量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，所述电网一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制包括：
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态是第二类故障形态时，不校验确定非故障直流的调制功率量，电网控制结束；
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态是第一类故障形态时，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制，以防止系统稳态频率越限，其计算公式为：
PDCmod-j＝PDCmod0-j+PDCcut-j
式中，PDCmod-j为电网中第j回非故障直流的调制功率量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，PDCmod 0-j为电网中第j回非故障直流的可调制量，所述电网一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
7.一种识别电网直流故障并控制频率稳定的系统，其特征在于，所述系统包括：
数据采集单元，其用于实时采集电网中各直流的功率响应数据和电网频率响应数据，并采集电网中各直流的可切机量和最大调制量；
故障识别单元，其用于基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果；
频率预测单元，其用于基于预先建立的电网暂态频率预测模型，根据所述电网频率响应数据确定电网暂态频率最大值；
切机量量化单元，其用于根据所述电网暂态频率最大值与预先设置的暂态频率最大阈值的比较结果，结合电网阻尼系数和惯量系数计算电网控制措施总量；根据电网中非故障直流的运行功率和最大调制量，以及电网可承受直流调制量，确定非故障直流的可调制量；以及根据所述电网控制措施总量和非故障直流的可调制量确定电网的切机总量；
切机分配单元，其用于当根据电网故障所在直流及直流故障形态判断结果确定电网发生直流故障时，优先切除故障直流配套电源，当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量，其中，所述剩余切机量为切机总量与故障直流配套电源的差；
控制校验单元，其用于基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
参数设置单元，其用于设置电网暂态频率最大阈值，电网阻尼系数和惯量系数，以及电网可承受的直流调制量；
第一模型单元，其用于基于在不同直流故障形态下采集的直流功率响应曲线样本数据，采用人工智能算法建立直流功率与直流故障形态的映射模型；
第二模型单元，其用于基于在不同直流故障形态下采集的电网频率响应样本数据，采用人工智能算法建立电网暂态频率预测模型。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述故障识别单元基于预先建立的直流功率与直流故障形态映射模型，根据所述电网中各直流的功率响应数据，确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果包括：
根据直流DC-1至DC-m的直流功率响应数据，生成直流DC-1至DC-m的实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m；
将所述实时运行功率曲线PDC-1至PDC-m作为直流功率与直流故障形态映射模型的输入信号进行计算；
直流功率与直流故障形态映射模型根据所述输入信号确定电网故障所在直流及直流故障形态判断结果，所述直流故障形态判断结果包括不导致故障后系统稳态功率不平衡的第一类故障形态和导致故障后系统稳态功率不平衡的第二类故障形态，其中，第一类故障形态包括直流换相失败、直流再启动成功；第二类故障形态包括直流闭锁、直流连续换相失败后闭锁、直流再启动失败后闭锁。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述切机量量化单元根据所述电网控制措施总量和非故障直流的可调制量确定电网的切机总量，其计算公式为：
式中，Pcut∑为电网的切机总量，P为电网控制措施总量，PDCmod 0-j为电网中第j回非故障直流的可调制量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述切机分配单元当所述故障直流配套电源小于切机总量时，基于电网非故障直流的可切机量和剩余切机量确定电网非故障直流的分配切机量包括：
Ps＝PcutΣ-Pi
式中，Pcut∑为电网的切机总量，Pi为发生故障的第i回直流的配套电源，Ps为电网剩余切机量，PDCcut 0-j为电网中第j回非故障直流的可切机量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制校验单元基于直流故障形态判断结果，对于不导致故障后系统稳态功率不平衡的故障形态，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定故障直流功率恢复后非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制包括：
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态为第二类故障形态时，不校验确定非故障直流的调制功率量，电网控制结束；
当直流故障形态判断结果为发生故障的第i回直流的故障形态为第一类故障形态时，根据非故障直流的直流可调制量和分配切机量校验确定非故障直流的调制功率量，并根据所述非故障直流的调制功率量进行电网控制，以防止系统稳态频率越限，其计算公式为：
PDCmod-j＝PDCmod0-j+PDCcut-j
式中，PDCmod-j为电网中第j回非故障直流的调制功率量，PDCcut-j为电网中第j回非故障直流的分配切机量，PDCmod 0-j为电网中第j回非故障直流的可调制量，所述电网中一共有m回直流，其中，第i回直流为发生故障的直流，第j回直流为非故障直流，1≤j≤m且j≠i。
CN202110221128.0A 2021-02-26 2021-02-26 一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统 Active CN112968449B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110221128.0A CN112968449B (zh) 2021-02-26 2021-02-26 一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110221128.0A CN112968449B (zh) 2021-02-26 2021-02-26 一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112968449A CN112968449A (zh) 2021-06-15
CN112968449B true CN112968449B (zh) 2023-08-18

Family

ID=76275783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110221128.0A Active CN112968449B (zh) 2021-02-26 2021-02-26 一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112968449B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113690897B (zh) * 2021-08-04 2024-10-18 国电南瑞科技股份有限公司 在线动态优化调整低频减载各轮次控制对象的方法及系统
CN115986779B (zh) * 2023-03-21 2023-06-27 中国电力科学研究院有限公司 一种基于响应的频率稳定判别和控制方法及系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107546749A (zh) * 2017-09-04 2018-01-05 中国电力科学研究院 一种直流闭锁故障后的安控切机措施量计算方法及系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107546749A (zh) * 2017-09-04 2018-01-05 中国电力科学研究院 一种直流闭锁故障后的安控切机措施量计算方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112968449A (zh) 2021-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112968449B (zh) 一种识别电网直流故障并控制频率稳定的方法和系统
CN106549425B (zh) 一种含柔性直流的故障孤岛快速控制方法
CN109698507B (zh) 一种调相机与静止无功补偿器协调控制方法和系统
CN103762581A (zh) 一种同塔双回直流输电系统周期性换相失败的防御方法
CN109412187B (zh) 一种柔性直流输电系统孤岛换流站启动充电装置和方法
CN109066726A (zh) 一种综合多类措施的频率安全紧急协调优化控制方法
CN110601245A (zh) 一种特高压直流故障后的暂态过电压校核方法及系统
CN110620495A (zh) 一种抑制vsc短路电流的方法及装置
CN205720487U (zh) 一种高压直流输电换流阀换相失败防御装置
CN102880172B (zh) 安全稳定控制装置控制策略实时校核方法
CN109787266A (zh) 特高压直流复杂故障在线分析决策方法及系统
CN107394790B (zh) 一种应对负荷脱网冲击并计及机组调节能力的电源及负荷紧急控制方法
CN110544953B (zh) 一种特高压直流故障后的稳态电压校核方法及系统
CN106253321B (zh) 一种直流控制保护系统换相失败预测控制的优化方法
CN110458334A (zh) 一种限制短路电流运行方式辅助决策方法
CN113629714A (zh) 一种基于稳控策略表的电网事故预判方法及系统
CN115276072A (zh) 抑制直流系统后续换相失败的方法、装置、终端及介质
CN115313823A (zh) 一种直流变压器动态热备冗余切换控制方法及装置
CN112731014A (zh) 一种直流互联配电系统的孤岛检测方法以及装置
CN110601178A (zh) 一种确定特高压直流再启动策略的方法及系统
CN112994073B (zh) 多端海上风电输电系统的直流耗能装置控制方法及装置
CN115986779B (zh) 一种基于响应的频率稳定判别和控制方法及系统
JP2023102730A (ja) 単独運転検出装置、単独運転検出方法、および、単独運転検出装置を備えたパワーコンディショナ
CN113437767A (zh) 一种交直流混联电网失稳预判与紧急控制的方法和系统
CN112290550A (zh) 一种基于支路暂态输电能力的紧急控制方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant